纳米与块状氧化锌诱导莱茵衣藻差异响应的分子机制：mRNA-miRNA协同调控揭示颗粒特异性适应策略

（编辑推荐）本研究通过整合生理学、转录组学和miRNA分析，揭示了莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）对纳米氧化锌（ZnO NPs）和块状氧化锌（ZnO Bulk）的差异化适应机制。研究发现ZnO NPs通过激活抗氧化防御（ROS）和光合调节实现快速响应，而ZnO Bulk则持续激活DNA修复和细胞周期通路。miRNA作为调控枢纽靶向染色质重塑和信号传导，但未发现稳定的miRNA-mRNA负相关，表明转录重编程是主要驱动力。该研究为工程纳米材料的生态风险评估提供了新视角。

　　

Highlight

我们的多组学分析表明，莱茵衣藻对纳米氧化锌（ZnO NPs）和块状氧化锌（ZnO Bulk）采取了截然不同的适应策略。ZnO NPs凭借其纳米级尺寸和高反应活性，能更深穿透细胞，诱发更高活性氧（ROS）生成，并通过原子吸收光谱（AAS）检测到更分散的锌积累分布（透射电镜验证）。这些效应主要触发快速抗氧化防御和光合调节，使得细胞能在不启动大规模基因重编程的情况下实现部分恢复。

Transcriptomic responses in Chlamydomonas: ZnO Bulk vs. ZnO NPs

两种氧化锌材料均激活了氧化应激响应、解毒、金属离子转运和代谢调节等共同机制。超氧化物歧化酶（MSD3）、谷氨酸-半胱氨酸连接酶（GSH1）和细胞色素P450（CYP743B1）的表达升高反映了通用应激反应。值得注意的是，块状材料特异性诱导强烈的DNA修复、蛋白质折叠和细胞周期通路，暗示其造成更持久的细胞压力。

Conclusion

研究首次系统整合mRNA-miRNA数据揭示：尽管miRNA广泛参与染色质调控和信号传导（如miR906靶向组蛋白去乙酰化酶），但缺乏稳定的miRNA-mRNA负相关关系，表明miRNA主要起微调作用，而转录组和蛋白质组重编程才是核心驱动力。这些发现阐明了颗粒尺寸和聚集状态如何通过多层级调控网络塑造藻类环境适应性，为纳米材料生态毒理研究提供了范式转换。